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#26:自行车的新物理学

为什么无人骑的自行车能够保持直立?我们之前的想法是错误的。

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一些伟大的科学谜团就隐藏在眼前——在这种情况下,就在两个轮子上。正如不用手扶的骑车人所知,行驶中的自行车无需转向输入,甚至无人骑车也能从摇晃中恢复。但是物理学家们从未就这种自我平衡的工作原理达成一致。有些人认为旋转的轮子像一个陀螺仪一样,帮助自行车自我校正;另一些人则认为“曳距”(自行车转向轴与其与地面接触点之间的角度)迫使自行车进行稳定转向。现在,美国和荷兰的工程师们制造了一种违背这两种理论的自行车

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该团队设计了一辆具有最小曳距的自行车,并且配有以与车轮相反方向旋转的圆盘,以抵消陀螺仪效应。尽管缺乏任何形式的自我稳定,但该自行车可以在无人骑行的情况下巡航。“它表明过去110年来每个人对自行车自我稳定性的看法都是错误的,”康奈尔大学工程师安迪·鲁伊纳说。“陀螺仪和曳距都不是必需的。” 该团队发现,包括前框架中的质量分布在内的其他因素在保持自行车直立方面发挥着作用,这种见解可能会为自行车制造商开辟新的设计可能性。

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